跨既有線鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工舉措探討

王 江

中鐵十一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 湖北 武漢 430064

現(xiàn)如今我國(guó)高鐵建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，有一部分老站需要通過(guò)擴(kuò)能改造方式，將使用需求滿足。擴(kuò)能改造需要在車站不停運(yùn)情況下開(kāi)展，為跨越多個(gè)站臺(tái)的天橋施工帶來(lái)很大難度。在這一過(guò)程中，要對(duì)天橋頂推施工工藝進(jìn)行合理利用，頂推施工工藝的主要來(lái)源是鋼筋縱向托拉法，使用千斤頂對(duì)傳統(tǒng)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行取代。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，頂推法在建筑工程施工中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)施工工藝也得到一定完善，在當(dāng)前建筑工程使用的主要是步履式千斤頂頂推方式。這一工藝方式，會(huì)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量與安全產(chǎn)生直接影響?；诖?，工作人員對(duì)于跨既有線鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工要有正確認(rèn)識(shí)，嚴(yán)格按照流程、規(guī)定開(kāi)展施工工作，促使各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量都能夠符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

臨海站為拆除既有站房，原址新建車站。新建臨海站站房建筑規(guī)模為26940.2m2。本工程共有三座鋼結(jié)構(gòu)天橋，垂直線路方向尺寸均為58.25m（最大跨度49.15m；一端懸挑9.1m），橋面寬度分別為12m（中部一號(hào)天橋）和9m（兩端二、三號(hào)天橋），共有十四個(gè)節(jié)間，節(jié)距直徑為4.03m～4.90m不等，橋面結(jié)構(gòu)底距站臺(tái)地面高程為11.2m，橋體結(jié)構(gòu)高程為8.45m，梯道梁柱均為鋼管或砼柱形式。新建天橋?qū)M跨營(yíng)業(yè)線路的一到五股道和1～3站臺(tái)，天橋橋面與新建車站的二層候車室相連。

天橋鋼材采用Q355B級(jí)鋼。鋼梁上弦桿、下弦桿、腹桿皆采用箱型梁結(jié)構(gòu)，屋面鋼梁及次梁采用H型鋼。天橋采用空間桁架結(jié)構(gòu)，其節(jié)間間距最大為5.0m。桁架下弦桿采用1300×600×40×40mm的焊接箱型結(jié)構(gòu)，上弦桿采用1000×600×35×35mm的焊接箱型結(jié)構(gòu)，直腹桿為600×600×25×25mm的無(wú)縫矩形管，斜腹桿采用600×600×25×25mm、600×400×25×25mm、400×400×25×25mm的三種無(wú)縫矩形管。

2 天橋頂推施工方法對(duì)比分析

天橋施工是高空作業(yè)，尤其是在跨既有線天橋中，需要開(kāi)展要點(diǎn)施工，怎樣能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，確保施工質(zhì)量、施工安全以及施工進(jìn)度，是當(dāng)前天橋頂推施工中面臨的一個(gè)難題[1]。在此背景下，需要對(duì)常規(guī)設(shè)置滑移軌道頂推方式、步履式千斤頂頂推方式進(jìn)行全面分析，其中常規(guī)頂推方式為單點(diǎn)頂推受力，在頂推過(guò)程中會(huì)存在不同缺陷，比如，頂推要求較高、受力基座設(shè)施難度較大等[2]。頂推過(guò)程中因?yàn)槭芰^為集中，會(huì)出現(xiàn)一定結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)。步履式千斤頂頂推施工的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在不同方面中：①可以使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)頂推設(shè)備的同步控制，在推進(jìn)期間能夠保證推進(jìn)姿態(tài)的平穩(wěn)性，并對(duì)精度進(jìn)行全面控制；②頂推推進(jìn)過(guò)程中的力度較為平穩(wěn)、均勻，加速度很小，幾乎不會(huì)出現(xiàn)不正常抖動(dòng)情況；③整個(gè)操作較為靈活，牽引就位的精確度相對(duì)較高；④能夠創(chuàng)造更加安全的作業(yè)環(huán)境，安全風(fēng)險(xiǎn)降低，能夠在很大程度上避免財(cái)產(chǎn)損失，以及人員傷亡問(wèn)題出現(xiàn)；⑤步履式千頂進(jìn)的頂推受力點(diǎn)相對(duì)較多，以往的集中受力能夠轉(zhuǎn)化成為多點(diǎn)受力，在一定程度上降低對(duì)設(shè)備的依賴，以及對(duì)基礎(chǔ)條件的依賴。通過(guò)綜合分析可以了解到，步履式千斤頂頂推施工工藝能夠達(dá)到更好效果。

天橋主體鋼桁架主要使用的是，采用高架站房一層頂板+臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)尾端平臺(tái)作為拼裝平臺(tái)，站臺(tái)面設(shè)置臨時(shí)支撐，通過(guò)對(duì)步履式千斤頂頂推施工工藝的應(yīng)用，可以將步履式千斤頂設(shè)置在各個(gè)站臺(tái)天橋柱上。天橋主體鋼桁架在頂推到位后，裝飾施工的落實(shí)會(huì)對(duì)既有線產(chǎn)生影響，基于此，在頂推架上要進(jìn)行天橋維護(hù)結(jié)構(gòu)的同步安裝，將此類結(jié)構(gòu)隨著天橋主體桁架，一同頂推到設(shè)計(jì)位置。拼裝胎架位置與各站臺(tái)天橋柱位置如圖1所示。

圖1 拼裝胎架位置與各站臺(tái)天橋柱位置

3 頂推施工工藝原理

頂推施工工藝主要是指梁體在高架站房一層頂板+臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)尾端平臺(tái)上，逐段完成拼裝工作。在這一過(guò)程中，需要使用頂推裝置進(jìn)行縱向頂推，促使梁體能夠通過(guò)各臨時(shí)支撐滑移裝置就位的施工方式。頂推法施工的工作原理，可以使用周期操作的四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行描述：將鋼梁拼裝平臺(tái)安裝完成后，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后安裝步履機(jī)，檢查頂推系統(tǒng)，做好頂推前的準(zhǔn)備工作；在頂推平臺(tái)吊裝拼焊第一段天橋與導(dǎo)梁，并將導(dǎo)梁與天橋連接完成；通過(guò)高架站房一層頂板+臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)尾端平臺(tái)頂推裝置、臨時(shí)支撐頂推裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)梁體的逐段頂進(jìn)；落梁施工。

頂推施工工藝應(yīng)用的主要目的是，可以在臨時(shí)胎架上完成工程實(shí)體結(jié)構(gòu)的全部安裝，并對(duì)施工作業(yè)位置進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)環(huán)境的改善。當(dāng)前使用的頂推設(shè)備主要有豎向千斤頂、橫向千斤頂、縱向千斤頂，起到的主要為縱向推進(jìn)作用、豎向抬升作用、橫向糾偏作用等。要將位移傳感器安裝在豎向千斤頂、橫向千斤頂、縱向千斤頂?shù)捻敳课恢?，為后續(xù)位移量測(cè)量打下良好基礎(chǔ)。

步履式平移頂推裝置的主要工作原理是，豎向千斤頂發(fā)揮頂起作用，縱向千斤頂向前進(jìn)行頂推，橫向千斤頂進(jìn)行糾偏[3]。豎向千斤頂活塞縮鋼回程落結(jié)構(gòu)在墊塊上，而縱向千斤頂收鋼回程到原始狀態(tài)。這五個(gè)步驟作為一個(gè)循環(huán)行程，對(duì)該循環(huán)行程進(jìn)行反復(fù)，能夠?qū)崿F(xiàn)頂推平移就位。

4 跨既有線鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工關(guān)鍵步驟

4.1 加強(qiáng)方案編制與論證

頂推施工工藝是一種新型施工工藝，為確保施工工作的順利進(jìn)行，要提前做好方案編制工作。在方案編制過(guò)程中，工作人員要對(duì)不同問(wèn)題進(jìn)行充分考慮與分析，在最大程度上保證方案編制合理性，在方案中要對(duì)工作人員需要完成的具體工作作出明確規(guī)定，還要制定科學(xué)合理施工流程、施工注意事項(xiàng)。在完成方案編制后，要將具體方案上交給專家部門(mén)進(jìn)行論證，明確在方案中是否存在不合理情況，并對(duì)不合理內(nèi)容作出及時(shí)調(diào)整。需要特別注意的是，在鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工方案中，要對(duì)頂推時(shí)懸挑端支點(diǎn)、天橋結(jié)構(gòu)在最大懸挑支出處內(nèi)力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，為后續(xù)施工的落實(shí)提供保障。

4.2 加強(qiáng)胎架安裝

胎架對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)天橋拼裝工作、頂推工作的開(kāi)展會(huì)產(chǎn)生直接影響。因此，工作人員對(duì)于胎架安裝要給予更多重視，胎架通常情況下會(huì)使用型鋼進(jìn)行搭建，胎架是臨時(shí)受力結(jié)構(gòu)，因此，胎架基礎(chǔ)承載力要確保能夠?qū)⒎桨甘芰σ鬂M足，對(duì)基礎(chǔ)沉降量進(jìn)行全面控制，一旦出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題，那么會(huì)對(duì)整個(gè)頂推過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。工作人員必須嚴(yán)格按照規(guī)定、流程落實(shí)胎架安裝工作，在完成胎架安裝后，安排專門(mén)工作人員對(duì)胎架安裝的質(zhì)量、直線度、平整度等進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后才能開(kāi)展后續(xù)頂推設(shè)備安裝工作。一旦在驗(yàn)收期間發(fā)現(xiàn)存在不合理情況，要聯(lián)系負(fù)責(zé)人作出相應(yīng)調(diào)整。

4.3 加強(qiáng)頂推設(shè)備安裝與驗(yàn)收

在頂推設(shè)備安裝之前，要在胎架上將定位軸線彈出，這樣能夠避免頂推設(shè)備安裝偏位情況出現(xiàn)。一旦頂推設(shè)備在安裝期間出現(xiàn)偏位情況，那么會(huì)出現(xiàn)水平偏差，推進(jìn)距離越大那么偏差值也就越大，在頂推期間需要進(jìn)行頻繁糾偏，使得整個(gè)頂推施工進(jìn)度受到影響[4]。步履式頂推設(shè)備采用的是多點(diǎn)頂推方式，各個(gè)頂推設(shè)備的承重情況，會(huì)受到定位距離大小的影響。各個(gè)單位的縱向距離，要嚴(yán)格按照工作方案展開(kāi)。在完成頂推設(shè)備安裝工作后，要安排專門(mén)工作人員對(duì)整個(gè)安裝質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后開(kāi)始落實(shí)頂推施工。

4.4 落實(shí)試頂推與正式頂推施工

在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，需要進(jìn)行試頂推工作，試頂推屬于試驗(yàn)檢測(cè)工作。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)能夠?qū)υO(shè)備同步性、可靠性以及運(yùn)行安全作出科學(xué)合理評(píng)估，并進(jìn)行有效的調(diào)整糾偏，試頂推是正式開(kāi)展頂推工作之前的一項(xiàng)重要工作。尤其在頂推作業(yè)時(shí)間受到限制、條件受到限制時(shí)，為了能夠一次性頂推到位，減少頂推工作所花費(fèi)的時(shí)間，在試頂推過(guò)程中就要對(duì)頂推速率進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，頂推速率越快，那么水平偏差也就越大，頂推速率越小，那么施工進(jìn)度也就越慢。因此，要根據(jù)具體情況，設(shè)置最為合理的頂推速率，在頂推速率設(shè)置期間要結(jié)合施工條件，通常情況下，可以將頂推速度控制在5m/時(shí)左右。

正式頂推需要在試頂推無(wú)誤后進(jìn)行，在正式頂推期間，要邊測(cè)量邊頂推，在這一過(guò)程中，要對(duì)水平位移進(jìn)行測(cè)量，避免頂推期間出現(xiàn)水平位移偏差過(guò)大情況出現(xiàn)。與此同時(shí)，還要對(duì)胎架等支撐體系的沉降值進(jìn)行測(cè)量，保證在發(fā)現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題時(shí)，能夠立即進(jìn)行預(yù)警響應(yīng)，并采取針對(duì)性處理措施，避免安全事故發(fā)生[5]。此外，還要準(zhǔn)確測(cè)量擾度值，避免懸挑端擾度過(guò)大，對(duì)頂推工作造成影響。在具體工作落實(shí)中，要在每個(gè)形成完成后進(jìn)行偏差值匯報(bào)，如果達(dá)到預(yù)警值要及時(shí)進(jìn)行糾偏。一般而言，水平距離在達(dá)到5mm偏差時(shí)，要進(jìn)行及時(shí)糾偏，糾偏工作完成后繼續(xù)落實(shí)頂推推進(jìn)工作。

4.5 明確頂推流程

在頂推過(guò)程中，為確保整個(gè)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量都能夠符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，減少安全問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)，工作人員要對(duì)正確頂推流程有正確認(rèn)識(shí)，嚴(yán)格按照流程落實(shí)頂推工作。在明確頂推流程，開(kāi)展頂推施工時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

①將鋼梁拼裝平臺(tái)安裝完成后，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后安裝步履機(jī)，檢查頂推系統(tǒng)，做好頂推前的準(zhǔn)備工作。

②在頂推平臺(tái)吊裝拼焊第一段天橋與導(dǎo)梁，并將導(dǎo)梁與天橋連接完成。

③正式開(kāi)始頂推前先做一次試頂，確認(rèn)無(wú)任何問(wèn)題后進(jìn)行正常的頂推作業(yè)。

④在II級(jí)封鎖天窗前，將鋼天橋主桁架落在3#支撐上，導(dǎo)梁位置如下圖，等待II級(jí)封鎖天窗進(jìn)行天橋跨線頂推。

⑤計(jì)劃一個(gè)天窗頂推完成16.5m，導(dǎo)梁到達(dá)4#支撐上并進(jìn)行固定。

⑥尾端拼接剩余天橋鋼梁。

⑦利用天窗點(diǎn)頂推天橋主梁端頭落在4#支撐上。

⑧利用吊車拆除導(dǎo)梁。

⑨計(jì)劃申請(qǐng)一個(gè)小天窗頂推12.5m，到達(dá)鋼天橋設(shè)計(jì)位置上方，并利用剩余時(shí)間準(zhǔn)備落梁所需墊塊。

⑩在完成頂推施工后，要將設(shè)備與臨時(shí)支撐拆除。在確保天橋桁架全部安全落位之后，工作人員要對(duì)相應(yīng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行合理利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)千斤頂設(shè)備的拆除，在這一過(guò)程中，還要采取人為的方式將臨時(shí)支撐鋼胎架的拆除[7]。拆除工作也要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，避免拆除不當(dāng)引發(fā)安全事故。

對(duì)于上述頂推工作流程，工作人員必須要有全面認(rèn)識(shí)，按照流程落實(shí)頂推施工，同時(shí)管理人員也要對(duì)頂推施工流程有正確把握，這樣在管理期間才能發(fā)現(xiàn)工作人員存在的工作流程不當(dāng)情況。及時(shí)制止的同時(shí)，能夠?qū)ぷ髯鞒鱿鄳?yīng)調(diào)整，從而避免對(duì)后續(xù)施工以及施工質(zhì)量造成影響。

5 跨既有線鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工控制

5.1 創(chuàng)建指揮系統(tǒng)

為保證跨既有線鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工質(zhì)量，要做好施工控制工作，創(chuàng)建頂推過(guò)程指揮系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)頂推作業(yè)開(kāi)展中，要?jiǎng)?chuàng)建完善指揮系統(tǒng)，在其中要包括總指揮、測(cè)量組、設(shè)備觀察組、旁站監(jiān)督組等[8]?？傊笓]的主要作用是，收集各方信息、資料，并下達(dá)頂推工作開(kāi)始以及停止的命令；測(cè)量組的主要工作是對(duì)各類數(shù)字指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與反饋，一旦出現(xiàn)達(dá)到預(yù)警值情況要及時(shí)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的有效控制；設(shè)備觀察組的主要作用是，對(duì)千斤頂設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督，并將千斤頂設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)反饋；中控組屬于設(shè)備觀察組的總指揮之間的橋梁，是落實(shí)頂推施工的重點(diǎn)與關(guān)鍵；旁站監(jiān)督組的主要工作是對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，分析在工作中可能會(huì)出現(xiàn)的安全隱患，將具體隱患、問(wèn)題上交給相關(guān)部門(mén)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的控制與消除。

5.2 提升施工人員素養(yǎng)

施工人員自身綜合素質(zhì)會(huì)對(duì)整個(gè)天橋頂推施工產(chǎn)生直接影響，因此，每一位施工人員都要具備較強(qiáng)綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，為各環(huán)節(jié)施工的落實(shí)打下良好基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，要提前做好施工人員的教育培訓(xùn)工作，確保施工人員能夠?qū)φ_頂推工作流程、工作注意事項(xiàng)、難點(diǎn)以及重點(diǎn)等有正確把握[9]。不斷強(qiáng)化施工人員的責(zé)任意識(shí)，能夠利用法律法規(guī)、規(guī)章制度等對(duì)自身行為進(jìn)行約束。為將施工人員的工作積極性調(diào)動(dòng)起來(lái)，對(duì)于在施工中表現(xiàn)較好施工人員，企業(yè)要適當(dāng)給予獎(jiǎng)勵(lì)，促使施工人員的努力工作能夠得到回報(bào)，增強(qiáng)對(duì)企業(yè)的忠誠(chéng)度，這對(duì)于后期施工的有序進(jìn)行，以及施工質(zhì)量的提升能夠起到良好促進(jìn)作用。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，施工人員對(duì)于跨既有線鋼結(jié)構(gòu)天橋頂推施工工藝與施工原理要有正確認(rèn)識(shí)，通過(guò)明確頂推流程、落實(shí)試頂推與正式頂推施工、加強(qiáng)頂推設(shè)備安裝與驗(yàn)收等不同方式，將步履式千斤頂頂推技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，促使各環(huán)節(jié)施工都能夠嚴(yán)格按照流程、規(guī)定展開(kāi)。